金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體及金屬構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體以及金屬構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002] 從各種部件的輕量化的觀點考慮，作為金屬的替代品使用了樹脂。然而，難以將全 部金屬部件用樹脂代替的情況也多。在那樣的情況下，可以考慮通過將金屬成型體與樹脂 成型體接合一體化來制造新的復(fù)合部件。然而，可以將金屬成型體和樹脂成型體通過工業(yè) 上有利的方法，并且以高接合強度接合一體化的技術(shù)并未實用化。
[0003] 近年來，作為將金屬成型體與樹脂成型體接合一體化的技術(shù)，研宄了使金屬構(gòu)件 的表面形成微細(xì)凹凸，使具有與該金屬構(gòu)件具有親和性的極性基團的工程塑料與其接合 (例如，專利文獻(xiàn)1?5等）。
[0004] 例如，在專利文獻(xiàn)1?3中公開了，通過將鋁合金用肼水溶液進(jìn)行浸漬處理，從 而在其表面形成30?300nm直徑的凹部后，使聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂（以下稱為 "PBT"。）或聚苯硫醚樹脂（以下稱為"PPS"。）與該處理面接合的技術(shù)。
[0005] 此外，在專利文獻(xiàn)4中公開了，通過將鋁原材料用磷酸或氫氧化鈉的電解浴進(jìn)行 陽極氧化處理，從而在鋁原材料的表面形成具有直徑為25nm以上的凹部的陽極氧化皮膜 后，使工程塑料與該處理面接合的技術(shù)。
[0006] 此外，在專利文獻(xiàn)5中公開了，相對于鋁合金，通過特定的蝕刻劑形成微細(xì)凹凸或 孔，使聚酰胺6樹脂、聚酰胺66樹脂、PPS與該孔注射接合的技術(shù)。
[0007] 在專利文獻(xiàn)1?5中，作為樹脂構(gòu)件使用了具有極性基團的工程塑料。另一方面， 關(guān)于與金屬構(gòu)件不具有親和性的非極性的聚烯烴系樹脂，作為適用上述技術(shù)的事例，有使 用在聚烯烴系樹脂中導(dǎo)入了極性基團的酸改性聚烯烴樹脂的事例（專利文獻(xiàn)6)。然而，為 了使該樹脂與金屬構(gòu)件接合，需要保持在使樹脂熔融了的狀態(tài)，使其在高壓下長時間接觸， 通常通過采用熔融擠出的層壓法、壓制法等進(jìn)行接合。然而，在層壓法、壓制法等中，有下述 缺陷：能夠適用的形狀的自由度低，而且在想要接合的場所以外的場所也附著酸改性聚烯 烴系樹脂，從而存在根據(jù)部件的形狀，不能使金屬構(gòu)件的性能、外觀有效地利用。
[0008] 此外，以往，在家電制品、建材、汽車用等所用的金屬構(gòu)件的涂料中，使用了油性涂 料，但是從近年來的環(huán)境污染性降低、勞動衛(wèi)生、安全性的觀點考慮，向水性涂料的轉(zhuǎn)變進(jìn) 展。作為這些水性涂料所含的涂料成分（樹脂成分），使用了環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹 月旨、聚氨基甲酸酯樹脂等。
[0009] 作為現(xiàn)有技術(shù)的例子，可舉出使乙烯-不飽和羧酸共聚物與環(huán)氧化合物反應(yīng)而得 到的水性分散組合物（專利文獻(xiàn)7)、由具有水解性甲硅烷基和胺酰亞胺基的乙烯基系共聚 物與未固化環(huán)氧樹脂和防銹顏料構(gòu)成的水系防銹涂料組合物（專利文獻(xiàn)8)、使用了二酮化 合物、酮酯化合物、酮亞胺化合物、苯并三唑化合物中的任一種類以上的改性劑成分、雙酚 型環(huán)氧樹脂和磷酸化合物的水性樹脂組合物（專利文獻(xiàn)9)、含有二羧酸二酰肼基化合物的 水分散型氨基甲酸酯組合物（專利文獻(xiàn)10)等。
[0010] 然而，即使使用含有上述樹脂組合物的水性涂料，也不能充分滿足涂膜對金屬表 面的密合性。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2004-216425號公報
[0014] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009-6721號公報
[0015] 專利文獻(xiàn)3 :國際公開第2003/064150號小冊子
[0016] 專利文獻(xiàn)4 :國際公開第2004/055248號小冊子
[0017] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2013-52671號公報
[0018] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開2002-3805號公報
[0019] 專利文獻(xiàn)7 :日本特開2002-241670號公報
[0020] 專利文獻(xiàn)8 :日本特開平6-41471號公報
[0021] 專利文獻(xiàn)9 :日本特開2003-2950號公報
[0022] 專利文獻(xiàn)10 :日本特開2003-226728號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023] 發(fā)明所要解決的課題
[0024] 根據(jù)本發(fā)明人等的研宄，明確了通過專利文獻(xiàn)1?10所公開的那樣的方法而獲得 的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體的接合強度，仍然不能充分滿足。特別是明確了，作為樹脂構(gòu)件， 在使用了例如由聚烯烴系樹脂等與金屬構(gòu)件的親和性低的非極性的熱塑性樹脂、一般被稱 為特種工程塑料的高熔點的熱塑性樹脂、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為140°C以上的熱塑性樹脂、非晶 性熱塑性樹脂、水性涂料形成的涂膜的情況下，金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體的接合強度差。
[0025] 本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其提供可以將金屬構(gòu)件與由熱塑性樹脂組合物 形成的樹脂構(gòu)件，在不導(dǎo)致樹脂改性等的情況下直接接合，并且金屬構(gòu)件與樹脂構(gòu)件的接 合強度優(yōu)異的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體。
[0026] 此外，本發(fā)明提供涂膜對金屬表面的密合性顯著提高了的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu) 體。此外本發(fā)明提供即使在形成于金屬表面的樹脂涂膜由水性涂料形成的情況下，涂膜密 合性也高的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體。
[0027] 用于解決課題的手段
[0028] 本發(fā)明人等研宄了，為了使金屬構(gòu)件與由熱塑性樹脂組合物形成的樹脂構(gòu)件的接 合強度提高，而對金屬構(gòu)件的表面的十點平均粗糙度（Rz)進(jìn)行調(diào)整。
[0029] 然而明確了，僅僅通過調(diào)整金屬構(gòu)件的表面的十點平均粗糙度（Rz)，不能使金屬 構(gòu)件與樹脂構(gòu)件的接合強度充分地提高。
[0030] 因此，本發(fā)明人等對于用于使金屬構(gòu)件與由熱塑性樹脂組合物形成的樹脂構(gòu)件的 接合強度提高的設(shè)計方針進(jìn)一步進(jìn)行了深入研宄。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，金屬構(gòu)件表面的粗糙度曲 線的負(fù)荷長度率（Rmr)這樣的尺度作為這樣的設(shè)計方針是有效的，從而完成了本發(fā)明。
[0031] S卩，根據(jù)本發(fā)明，提供了以下所示的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體和金屬構(gòu)件。
[0032] [1]
[0033] 一種金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，是金屬構(gòu)件與由熱塑性樹脂組合物形成的樹脂構(gòu)件 接合而成的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0034] 對于所述金屬構(gòu)件的表面上的、由處于平行關(guān)系的任意3直線部和與該3直線部 正交的任意3直線部構(gòu)成的合計6直線部，按照J(rèn)IS B0601 (對應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)：IS04287)測定 的表面粗糙度同時滿足以下的要件（1)和（2)，
[0035] (1)包含切斷水平20%、評價長度4mm時的粗糙度曲線的負(fù)荷長度率（Rmr)為 30%以下的直線部1直線部以上，
[0036] (2)全部直線部的、評價長度4_時的十點平均粗糙度（Rz)超過2 μ m。
[0037] [2]
[0038] 根據(jù)上述[1]所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0039] 對于所述金屬構(gòu)件的表面上的、由處于平行關(guān)系的任意3直線部和與該3直線部 正交的任意3直線部構(gòu)成的合計6直線部，按照J(rèn)IS B0601 (對應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)：IS04287)測定 的表面粗糙度進(jìn)一步滿足以下的要件（3)，
[0040] (3)包含切斷水平40%、評價長度4mm時的粗糙度曲線的負(fù)荷長度率（Rmr)為 60%以下的直線部1直線部以上。
[0041] [3]
[0042] 根據(jù)上述[1]或[2]所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0043] 對于所述金屬構(gòu)件的表面上的、由處于平行關(guān)系的任意3直線部和與該3直線部 正交的任意3直線部構(gòu)成的合計6直線部，全部直線部的所述十點平均粗糙度（Rz)超過 5 μ m〇
[0044] [4]
[0045] 根據(jù)上述[3]所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0046] 對于所述金屬構(gòu)件的表面上的、由處于平行關(guān)系的任意3直線部和與該3直線 部正交的任意3直線部構(gòu)成的合計6直線部，全部直線部的所述十點平均粗糙度（Rz)為 15 μm以上。
[0047] [5]
[0048] 根據(jù)上述[1]?[4]的任一項所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0049] 對于所述金屬構(gòu)件的表面上的、由處于平行關(guān)系的任意3直線部和與該3直線部 正交的任意3直線部構(gòu)成的合計6直線部，按照J(rèn)IS B0601 (對應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)：IS04287)測定 的表面粗糙度進(jìn)一步滿足以下的要件（4)，
[0050] (4)全部直線部的、粗糙度曲線要素的平均長度（RSm)超過10 μπι且小于300 μπι。
[0051] [6]
[0052] 根據(jù)上述[1]?[5]的任一項所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0053] 所述金屬構(gòu)件的所述表面進(jìn)行了粗化處理，
[0054] 在所述金屬構(gòu)件的所述粗化處理的工序的最終階段，通過酸系蝕刻劑進(jìn)行了粗化 處理，
[0055] 所述酸系蝕刻劑包含三價鐵離子和二價銅離子的至少一方、和酸。
[0056] [7]
[0057] 根據(jù)上述[6]所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0058] 所述金屬構(gòu)件在所述粗化處理的工序之后，通過超聲波洗滌進(jìn)行了洗滌。
[0059] [8]
[0060] 根據(jù)上述[1]?[7]的任一項所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0061] 所述金屬構(gòu)件由包含選自鋁和鋁合金中的一種或二種以上金屬的金屬材料形成。
[0062] [9]
[0063] 根據(jù)上述[1]?[8]的任一項所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0064] 所述熱塑性樹脂組合物包含選自聚烯烴系樹脂、聚酯系樹脂和聚酰胺系樹脂中的 一種或二種以上熱塑性樹脂。
[0065] [10]
[0066] 根據(jù)上述[1]?[8]的任一項所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0067] 所述熱塑性樹脂組合物包含具有140°C以上的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的、選自聚碳酸酯 樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚醚酮樹脂、聚酰亞胺樹脂和聚醚砜樹脂中的一種或二種以上熱塑性 樹脂。
[0068] [11]
[0069] 根據(jù)上述[1]?[8]的任一項所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0070] 所述熱塑性樹脂組合物包含選自聚苯乙烯樹脂、聚丙烯腈樹脂、苯乙烯-丙烯腈 共聚物樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂和聚碳酸酯樹脂 中的一種或二種以上非晶性熱塑性樹脂。
[0071] [12]
[0072] 根據(jù)上述[1]?[11]的任一項所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0073] 所述樹脂構(gòu)件為涂膜。
[0074] [13].根據(jù)上述[12]所述的金屬/樹脂復(fù)合結(jié)構(gòu)體，
[0075] 所述涂膜是通過將水性涂料涂布在所述金屬構(gòu)件的表面而得到的。
[0076] [14]
[0077] -種金屬構(gòu)件，其用于與由熱塑性樹脂組合物形成的樹脂構(gòu)件接合，對于該金屬 構(gòu)件的表面上的、由處于平行關(guān)系的任意3直線部和與該3直線部正交的任意3直線部構(gòu) 成的合計6直線部，按照J(rèn)IS B0601 (對應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)：IS04287)測定的表面粗糙度同時滿足 以下的要件（1)和（2)，
[0078] (1)包含切斷水平20%、評價長度4mm時的粗糙度曲線的負(fù)荷長度率（Rmr)為 30%以下的直線部1直線部以上，
[0079] (2)全部直線部的、評價長度4_時的十點平均粗糙度（Rz)超過2 μ m。
[0080] [15]
[0081] 根據(jù)上述[14]所述的金屬構(gòu)件，
[0082] 對于所述金屬構(gòu)件的表面上的、由處于平行關(guān)系的任意3直線部和與該3直線部 正交的任意3直線部構(gòu)成的合計6直線部，按照J(rèn)IS B0601 (對應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)：IS04287)測定 的表面粗糙度進(jìn)一步滿足以下的要件（3)，
[0083] (3)包含切斷水平40%、評價長度4mm時的粗糙度曲線的負(fù)荷長度率（Rmr)為 60%以下的直線部1直線部以上。
[0084] [16]
[0085] 根據(jù)上述[14]或[15]所述的金屬構(gòu)件，
[0086] 對于所述金屬構(gòu)件的表面上的、由處于平行關(guān)系的任意3直線部和與該3直線部 正交的任意3直線部構(gòu)成的合計6直線部，全部直線部的所述十點平均粗糙度（Rz)超過 5 μ m〇
[0087] [17]
[0088] 根據(jù)上述[16]所述的金屬構(gòu)件，
[0089] 對于所述金屬構(gòu)件的表面上的、由處于平行關(guān)系的任意3直線部和與該3直線 部正交的任意3直線部構(gòu)成的合計6直線部，全部直線部的所述十點平均粗糙度（Rz)為 15 μm以上。
[0090] [18]
[0091] 根據(jù)上述[14]?[17]的任一項所述的金屬構(gòu)件，
[0092] 對于所述金屬構(gòu)件的表面上的、由處于平行關(guān)系的任意3